1、電機(jī)溫升分析

電機(jī)的溫升由電機(jī)的產(chǎn)熱（損耗）和散熱（冷卻方式和散熱面積）共同決定，電機(jī)的溫升限值由電機(jī)絕緣系統(tǒng)耐溫等級(jí)、轉(zhuǎn)子磁鋼類(lèi)型共同決定，軸承潤(rùn)滑方式影響軸承溫升進(jìn)而影響其壽命。表1給出了不同耐溫等級(jí)絕緣系統(tǒng)的參考指標(biāo)，電機(jī)溫升（特指繞組端部溫升）超過(guò)溫升限值會(huì)降低電機(jī)絕緣系統(tǒng)的壽命，一般地，每超過(guò)10℃，壽命縮短一半。磁鋼牌號(hào)影響電機(jī)的溫升限值，尤其是高速電機(jī)，表2給出了不同釹鐵硼材料的溫升限值，有250℃及以上高溫需求的可以選用衫鈷磁鋼（最高允許溫度250-500℃）。軸承的溫度一般不高，采用油潤(rùn)滑（冷卻）的比脂潤(rùn)滑的溫升低，壽命較同工況脂潤(rùn)滑的長(zhǎng)，對(duì)于高速電機(jī)，建議選擇油潤(rùn)滑。

表1 絕緣系統(tǒng)耐溫等級(jí)

表2 釹鐵硼磁鋼耐溫等級(jí)

圖1 釹鐵硼磁鋼磁性能與耐溫等級(jí)（圖片來(lái)源：金力永磁官網(wǎng)）

電機(jī)溫升的仿真主流采用motorCAD和ANSYS，仿真精度一般在10℃以?xún)?nèi)，通過(guò)同系列的電機(jī)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修正后，可以控制在5℃以?xún)?nèi)。電機(jī)溫升的測(cè)量一般通過(guò)在繞組端部埋置溫度傳感器（NTC或者PT100/PT1000）實(shí)現(xiàn)，測(cè)得的溫升與電機(jī)實(shí)際溫升仍會(huì)存在些許誤差（工程上可認(rèn)為溫度傳感器測(cè)得的溫升即為電機(jī)端部最高溫升）。轉(zhuǎn)子的溫升準(zhǔn)確計(jì)算與試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取仍是當(dāng)前需要深入研究的課題，有部分試驗(yàn)室通過(guò)在轉(zhuǎn)子磁鋼表面貼溫度試紙，記錄過(guò)程中電機(jī)最高溫升，或設(shè)想在轉(zhuǎn)子表面埋置無(wú)線溫度傳感器進(jìn)行溫度傳遞。

2、電機(jī)溫升高的原因分析與改善

2.1 設(shè)計(jì)階段

低速電機(jī)：溫升最高點(diǎn)出現(xiàn)在繞組端部。電密選擇過(guò)大；或磁密過(guò)于飽和，在較高轉(zhuǎn)速段鐵耗大；絕緣系統(tǒng)材料導(dǎo)熱系數(shù)小，絕緣材料厚度大導(dǎo)熱路徑長(zhǎng)；散熱面積?。ㄗ匀焕鋮s或風(fēng)冷電機(jī)散熱筋面積小，水冷電機(jī)水道短，油冷電機(jī)油路覆蓋面積小），冷卻散熱功率小，等。    

圖2 電機(jī)溫升仿真

高速電機(jī)：溫升最高點(diǎn)一般出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子磁鋼中間段。極槽配合選擇不合適導(dǎo)致繞組諧波系數(shù)高，或者PWM供電開(kāi)關(guān)頻率低，電流波形毛刺多導(dǎo)致諧波多，或者氣隙磁場(chǎng)非正弦導(dǎo)致諧波多，高次諧波在磁鋼中渦流損耗大引起轉(zhuǎn)子溫升高，等。

降低電機(jī)溫升的方法有增加電機(jī)體積重量和增加散熱。一般采用選擇較少極數(shù)的單元電機(jī)極槽配合、加長(zhǎng)定子鐵芯、降低電機(jī)電負(fù)荷和磁負(fù)荷、增加電機(jī)散熱面積、利用內(nèi)置式電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩降低繞組電流等方式改善溫升。

2.2 使用階段

電機(jī)未故障：工況超過(guò)設(shè)計(jì)限額使用、工作環(huán)境溫度異常，電機(jī)電壓降低導(dǎo)致弱磁電流提前介入，進(jìn)而繞組損耗增加較多等。

電機(jī)故障：相間短路，匝間短路，各種原因的輕微退磁引起的惡性循環(huán)退磁，冷卻故障或水道堵塞等。